蓄電システム用ポストリチウムイオン電池開発に向けた新規電極材料探索および迅速評価

• 研究課題/領域番号: 18H01427
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分21010:電力工学関連
• 研究機関: 豊橋技術科学大学
• 研究代表者: 櫻井 庸司 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (80452217)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円); 2020年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2019年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円); 2018年度: 13,520千円 (直接経費: 10,400千円、間接経費: 3,120千円)
• キーワード: 二次電池 / ポストリチウムイオン電池 / カルシウムイオン電池 / 迅速評価 / 微小電極

研究成果の概要

本研究における電極材料探索によって、ポストリチウムイオン電池として期待されているカルシウムイオン電池の新しい正極材料が数多く見出された。また、それらの特性評価を迅速化させることが可能な手法として、マルチ微小電極を用いた電極材料単一粒子の多数同時測定を可能とする基盤技術を開発した。この技術を更に改良することにより、電極材料の電気化学特性を短期間で評価することが可能となり、電極ないし電池にする際の最適化プロセスを格段に効率化することができる。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究で得られた成果によって、太陽光・風力などの再生可能エネルギーを有効利用するためのエネルギーバッファーなどさまざまな分野で利用可能な、高エネルギー密度・高安全・長寿命なポストリチウムイオン電池の研究開発が加速され、将来的に社会・産業界への大きな波及効果が期待できる。

研究成果

• [雑誌論文] Electrolyte Dependency on Ca2+ Insertion and Extraction Properties of V2O5 (2021)
  • 著者名/発表者名: Yoshiaki Murata, Ryoji Inada, Yoji Sakurai
  • 雑誌名: Journal of The Electrochemical Society 巻: 168 号: 2 ページ: 020528-020528
  • DOI: 10.1149/1945-7111/abdfe4
  • NAID: 120006988578
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Effect of water in electrolyte on the Ca2+ insertion/extraction properties of V2O5 (2019)
  • 著者名/発表者名: Murata Yoshiaki、Takada Shoki、Obata Tomohiro、Tojo Tomohiro、Inada Ryoji、Sakurai Yoji
  • 雑誌名: Electrochimica Acta 巻: 294 ページ: 210-216
  • DOI: 10.1016/j.electacta.2018.10.103
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrochemical performance of single Li4Ti5O12 particle for lithium ion battery anode (2019)
  • 著者名/発表者名: Tojo Tomohiro、Kawashiri Shuhei、Tsuda Takao、Kadowaki Mizuki、Inada Ryoji、Sakurai Yoji
  • 雑誌名: Journal of Electroanalytical Chemistry 巻: 836 ページ: 24-29
  • DOI: 10.1016/j.jelechem.2019.01.061
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrochemical characterization of a layered α-MoO3 as a new cathode material for calcium ion batteries (2018)
  • 著者名/発表者名: Tojo Tomohiro、Tawa Hayato、Oshida Noriyuki、Inada Ryoji、Sakurai Yoji
  • 雑誌名: Journal of Electroanalytical Chemistry 巻: 825 ページ: 51-56
  • DOI: 10.1016/j.jelechem.2018.08.008
  • 査読あり
• [雑誌論文] Li+ Insertion/Extraction Properties for TiNb2O7 Single Particle Characterized by a Particle-Current Collector Integrated Microelectrode (2018)
  • 著者名/発表者名: Inada Ryoji、Kumasaka Rei、Inabe Shuto、Tojo Tomohiro、Sakurai Yoji
  • 雑誌名: Journal of The Electrochemical Society 巻: 166 号: 3 ページ: A5157-A5162
  • DOI: 10.1149/2.0241903jes
  • NAID: 120006542860
  • 査読あり
• [学会発表] Ca[B(hfip)4]2系電解液中におけるバナジウム酸化物正極の電気化学特性評価 (2020)
  • 著者名/発表者名: 村田 芳明，梅本 龍志郎，濵﨑 将，渡邊 孟，岸 良太朗，稲田 亮史，櫻井 庸司
  • 学会等名: 第61回電池討論会
• [学会発表] 改良型単一粒子測定法を用いた電極活物質粒子の電気化学特性評価 (2020)
  • 著者名/発表者名: 坂東 尚樹，稲田 亮史，櫻井 庸司
  • 学会等名: 2020年度日本セラミックス協会東海支部学術研究発表会
• [学会発表] カルシウムイオン電池用V3O7正極の電気化学特性評価 (2020)
  • 著者名/発表者名: 渡邊 孟，村田 芳明，濵﨑 将，梅本 龍志郎，岸 良太朗，稲田 亮史，櫻井 庸司
  • 学会等名: 2020年度日本セラミックス協会東海支部学術研究発表会
• [学会発表] カルシウムイオン電池用CaV6O16・3H2O正極の電気化学特性評価 (2020)
  • 著者名/発表者名: 濵﨑 将，村田 芳明，梅本 龍志郎，渡邊 孟，岸 良太朗，稲田 亮史，櫻井 庸司
  • 学会等名: 2020年度日本セラミックス協会東海支部学術研究発表会
• [学会発表] カルシウムイオン電池用MV3O8 (M = Li, Na, K, NH4) 正極の比較検討 (2020)
  • 著者名/発表者名: 梅本 龍志郎，村田 芳明，濵﨑 将，渡邊 孟，岸 良太朗，稲田 亮史，櫻井 庸司
  • 学会等名: 2020年度日本セラミックス協会東海支部学術研究発表会
• [学会発表] Electrolyte Dependency on Ca2+ Insertion/Extraction Properties of V2O5 (2019)
  • 著者名/発表者名: Yoshiaki Murata, Tomohiro Obata, Masashi Hamasaki, Ryoji Inada, Yoji Sakurai
  • 学会等名: 236th ECS Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] カルシウムイオン電池用バナジウムブロンズ正極の電気化学特性評価 (2019)
  • 著者名/発表者名: 濵﨑 将, 村田 芳明, 尾畑 智広, 梅本 龍志郎, 渡邊 孟, 伊藤 大貴, 稲田 亮史，櫻井 庸司
  • 学会等名: 第60回電池討論会
• [学会発表] 金属スズ負極の電気化学的カルシウム合金化/脱合金化に関する基礎検討 (2019)
  • 著者名/発表者名: 村田 芳明，尾畑 智広，濵﨑 将，梅本 龍志郎, 渡邊 孟, 伊藤 大貴, 稲田 亮史，櫻井 庸司
  • 学会等名: 第60回電池討論会
• [学会発表] カルシウムイオン電池用ニオブタングステン酸化物負極の電気化学特性評価 (2019)
  • 著者名/発表者名: 梅本 龍志郎，村田 芳明，尾畑 智広，濵﨑 将，渡邊 孟，伊藤 大貴，稲田 亮史，櫻井 庸司
  • 学会等名: 第50回中部化学関係学協会支部連合秋季大会
• [学会発表] カルシウムイオン電池用CaV4O9正極の基礎検討 (2019)
  • 著者名/発表者名: 渡邊 孟，村田 芳明，尾畑 智広，濵﨑 将，梅本 龍志郎，伊藤 大貴，稲田 亮史，櫻井 庸司
  • 学会等名: 第50回中部化学関係学協会支部連合秋季大会
• [学会発表] カルシウムイオン電池用V6O13正極の基礎検討 (2019)
  • 著者名/発表者名: 尾畑 智広，村田 芳明，濱崎 将，梅本 龍志郎，渡邊 孟，伊藤 大貴，稲田 亮史，櫻井 庸司
  • 学会等名: 第50回中部化学関係学協会支部連合秋季大会
• [学会発表] 単一粒子測定法を用いたMoO2負極材料の電気化学特性評価 (2019)
  • 著者名/発表者名: 溝脇 名津，坂東 尚樹，後藤 紀勝，稲田 亮史，櫻井 庸司
  • 学会等名: 第50回中部化学関係学協会支部連合秋季大会
• [学会発表] 粒子-集電体一体型微小電極の作製プロセスの改良および電気化学的特性評価 (2019)
  • 著者名/発表者名: 坂東 尚樹，溝脇 名津，後藤 紀勝，稲田 亮史，櫻井 庸司
  • 学会等名: 第50回中部化学関係学協会支部連合秋季大会
• [学会発表] カルシウムイオン電池実現に向けた材料開発 (2019)
  • 著者名/発表者名: 櫻井 庸司
  • 学会等名: 第106回新電池構想部会
  • 招待講演
• [学会発表] リチウムイオン電池の現状・課題と豊橋技科大における次世代電池研究状況 (2019)
  • 著者名/発表者名: 櫻井 庸司
  • 学会等名: NPERC-J 電池セミナー「最新の蓄電池技術と将来展望」
  • 招待講演
• [学会発表] Li+ Insertion/Extraction Properties for TiNb2O7 Single Particle Characterized by a Particle-Current Collector Integrated Microelectrode (2018)
  • 著者名/発表者名: Ryoji Inada, Rei Kumasaka, Shuto Inabe, Tomoya Mori, Tomohiro Tojo, Yoji Sakurai
  • 学会等名: The 19th International Meeting on Lithium Batteries (IMLB2018)
  • 国際学会
• [学会発表] Effect of Water in Electrolyte on Ca2+ Intercalation/De-intercalation Properties of α-V2O5 (2018)
  • 著者名/発表者名: Yoshiaki Murata, Shoki Takada, Tomohiro Obata, Tomohiro Tojo, Ryoji Inada, Yoji Sakurai
  • 学会等名: The 19th International Meeting on Lithium Batteries (IMLB2018)
  • 国際学会
• [学会発表] Evaluation of Particle Morphology Dependence in Electrochemical Properties of Li4Ti5O12 by Particle-Current Collector Integrated Microelectrodes (2018)
  • 著者名/発表者名: Yoji Sakurai, Mizuki Kadowaki, Takao Tsuda, Syun Miyauchi, Natsu Mizowaki, Tomohiro Tojo, Ryoji Inada
  • 学会等名: 69th Annual ISE Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] 集電体一体型微小電極を用いたTiNb2O7 単一粒子の電気化学特性評価 (2018)
  • 著者名/発表者名: 稲田 亮史, 熊坂 玲衣, 東城 友都, 櫻井 庸司
  • 学会等名: 第59回電池討論会
• [学会発表] V2O5のカルシウムイオン挿入脱離特性における電解液依存性 (2018)
  • 著者名/発表者名: 村田 芳明，高田 祥希，尾畑 智広，濵﨑 将，東城 友都，稲田 亮史，櫻井 庸司
  • 学会等名: 第59回電池討論会
• [学会発表] 合剤電極および単一粒子を用いたMoO2負極材料の劣化解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 溝脇 名津，宮内 駿，坂東 尚樹，東城 友都，稲田 亮史，櫻井 庸司
  • 学会等名: 第59回電池討論会
• [学会発表] カルシウムイオン電池用(V0.75Mo0.25)2O5正極の基礎検討 (2018)
  • 著者名/発表者名: 尾畑 智広，村田 芳明，高田 祥希，濵﨑 将，東城 友都，稲田 亮史，櫻井 庸司
  • 学会等名: 第49回中部化学関係学協会支部連合秋季大会
• [学会発表] カルシウムイオン電池用Ca含有型酸化物正極の基礎検討 (2018)
  • 著者名/発表者名: 高田 祥希，村田 芳明，尾畑 智広，濵﨑 将，東城 友都，稲田 亮史，櫻井 庸司
  • 学会等名: 第49回中部化学関係学協会支部連合秋季大会
• [備考] 研究室紹介
  • URL: http://www.cec.ee.tut.ac.jp/
• [備考] 教員紹介
  • URL: https://www.tut.ac.jp/university/faculty/ee/117.html
• [備考] 教員紹介
  • URL: http://www.tut.ac.jp/teach/main.php?mode=detail&article=117